جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « جذب انرژی » در نشریات گروه « مواد و متالورژی »
تکرار جستجوی کلیدواژه «جذب انرژی» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
در دهه های اخیر، استفاده از نانو ذرات در ساختارهای کامپوزیتی و پانل های ساندویچ کامپوزیتی به دلیل بدست آمدن خواص مکانیکی و فیزیکی گسترش پیدا کرده است. در مطالعه حاضر، اثر نانو ذرات گرافن بر مقاومت یک ساختار پانل ساندویچی با مدل هندسه ای رگه ای جدید تحت بارگذاری شبه استاتیک و ضربه سرعت پایین مورد بررسی قرار گرفته است. ساختارهای رگه ای از لایه های شیشه / اپوکسی با درصد های مختلف 0.0، 0.1، 0.3 و 0.5 درصد نانو ذرات گرافن ساخته شده اند. بعلاوه، در مرکز ساختار رگه ساندویچی، از فوم پلی اورتان استفاده شده است. جهت بررسی آسیب در درون ساختار رگه، تصاویر نمای برش خورده آسیب تهیه و نتایج آن گزارش شده است. علاوه بر این، از آنالیز FE-SEM به منظور بررسی ریزساختار و ارزیابی توزیع نانو ذرات گرافن در ساختار پلیمری استفاده شد. ویژگی های قابلیت ضربه پذیری در نمونه های آزمایش شده مورد بحث قرار گرفت. نتیجه گرفته شد که این نوع از ساختار رگه ای ساندوچی با هسته فوم پلی اورتان، می تواند انتشار آسیب در بارگزاری شبه استاتیک و تست سقوط وزنه را محدود کند و ساختار ساندویچی را سالم نگه دارد. از طرفی، مشاهده شده است که در اثر ضربه چندین حالت شکست مختلف از جمله شکست الیاف، ترک ماتریس، لایه لایه شدگی، جدا شدگی بین الیاف و فوم، شکست فوم و له شدن فوم رخ داده است. بعد از آنالیز FE-SEM مشاهده شد که ساختار ساندویچی با 0.3 درصد نانو ذرات، دارای تراکم بیشتری نسبت به سایر ساختارهای آزمایش شده می باشدکلید واژگان: ساختار کامپوزیتی, پانل ساندویچی, ضربه سرعت پایین, تست شبه استاتیک, جذب انرژی}In recent decades, the use of nanoparticles in composite structures and composite sandwich panels has expanded due to the achievement of mechanical and physical properties. In the present study, the effect of graphene nanoparticles on the strength of a sandwich panel structure with a new vein geometry model under quasi-static loading and low-velocity impact has been investigated. The vein structures are made of glass/epoxy layers with different percentages of 0.0, 0.1, 0.3 and 0.5% of graphene nanoparticles. In addition, polyurethane foam was used in the center of the sandwich vein structure. In order to check the damage inside the vein structure, cut-out images of the damage have been prepared and the results have been reported. In addition, FE-SEM analysis was used to investigate the microstructure and evaluate the distribution of graphene nanoparticles in the polymer structure. The characteristics of crashworthiness in the tested samples were discussed. It was concluded that this type of sandwich vein structure with polyurethane foam core can limit the propagation of the damage in quasi-static loading and drop weight test and keep the sandwich structure healthy. On the other hand, as a result of the impact, several different failure modes have occurred, including fiber failure, matrix cracking, delamination, Foam detachment, foam failure, and foam crushing. After the FE-SEM analysis, it was observed that the sandwich structure with 0.3% of nanoparticles has a higher density than the other tested structuresKeywords: Composite structure, sandwich panel, Low-velocity Impact, Quasi-static test, energy absorption}
-
مقاومت به ضربه و جذب انرژی کامپوزیت های گرماسخت نه تنها به دلیل تردی ذاتی فاز زمینه یک چالش جدی محسوب می گردد، بلکه تقویت این فاز زمینه با دیگر مولفه های کامپوزیتی به دلیل وجود فازهای آگلوموره و برهمکنش های ضعیف در غیاب اصلاح کننده ها و عامل های کوپلینگ و در نتیجه انتقال نیروی ضعیف در فصل مشترک می تواند خواص جذب انرژی کامپوزیت های گرمانرم را بحرانی تر نماید. یکی از کمیت های هندسی مهم بر روی عوامل مذکور ضریب اندازه موثر الیاف می باشد. در این مطالعه، میکروکامپوزیت های هیبرید الیاف طبیعی کنف/پلی استر توسط روش ترکیب مستقیم با نسبت اندازه نامی الیاف کنف معادل 160، 250 و 320 ساخته شده و به منظور بررسی خواص هم افزایی، میکروذرات کربن سیاه با صفر تا 8 درصد وزنی به نمونه ها با درصد الیاف 5 افزوده شد. نتایج تاثیر مستقیم ضریب اندازه و درصد وزنی الیاف بر روی استحکام ضربه را با افزایش تا 203% نشان داد. اثر هم افزایی کربن سیاه بر روی نمونه های مرجع با طول الیاف 5/0 و 1 سانتیمتر با درصد 5 منجر به 108% افزایش در استحکام ضربه در طول الیاف 5/0 سانتیمتر شد ولیکن در طول الیاف بلندتر منجر به کاهش ضربه پذیری و عدم تاثیر چشمگیر بر انرژی جذب کامپوزیت ها شد. مشاهده 28 و 65 درصد بهبود انرژی جذب به ترتیب نسبت به پلی استر خالص و نمونه های مرجع 5% کنف با طول 5/0 سانتیمتر در 5% کربن سیاه اثر هم افزایی کربن سیاه/کنف را تایید نمود.
کلید واژگان: میکروکامپوزیت, الیاف طبیعی کنف, مقاومت ضربه, جذب انرژی, هم افزایی}Impact resistance and energy absorption of thermosetting composites not only due to the inherence brittleness of the matrix, but also reinforcing the matrix with other composite components due to agglomerated phases, weak interfacial interaction at the absence of functionalization and coupling agents and thus weak interfacial load transfer could result in more deteriorated thermosetting composites energy absorption behavior. One important geometrical quantity is the effective aspect ratio (AR) of fillers. In this study, hybrid microcomposites of natural kenaf fiber/polyester was prepared through a direct mixing technique using nominal fibers ARs of 160, 250 and 320. To evaluate the synergistic effects, micro-particles of carbon black (CB) at the loading of 0 to 8 wt% were added to specimens with kenaf wt% of 5. The results demonstrated the direct influence of AR and wt% of fibers on the impact resistance with up to 203% improvement. The synergistic effect of CBs on the reference sample containing 5 wt% of fibers of 0.5 and 1 cm and 5 wt% led to 108% increase in the impact resistance in the case of 0.5 cm long fibers; however, at longer fibers the addition of CB resulted in the decrease in impact resistance and no significant changes in absorbed energy. The observed 28 and 65% enhancement in the absorbed energy of behavior of samples filled 5wt% of CB and 5 wt% of kenaf with the length of 0.5 cm compared to neat polyester and the reference kenaf/polyester parts, respectively, confirmed the synergistic effect of CBs and kenaf.
Keywords: Microcomposites, Natural kenaf fiber, Impact resistance, energy absorption, synergy} -
در این مقاله به دسته جدیدی از ساختارهای مشبک تحت عنوان ساختارهای آگزتیک پرداخته شده است که به دلیل وزن پایین، سفتی و مقاومت برشی بالا کاربردهای مختلفی در انواع سازه ها از جمله سازه های جاذب انرژی دارند. ویژگی های منحصر به فرد این ساختارهای مشبک را می توان به هندسه خاص و منفی بودن ضریب پواسون آنها مرتبط دانست. در این مطالعه، به بررسی تجربی رفتار سه سازه آگزتیک الاستومری از جنس تی پی-یو با هندسه های آنتی تتراکایرال، ارهد (سرنیزه ای)، ری اینترنت در بارگذاری شبه استاتیکی و ضربه ای و مقایسه آن ها با یک سازه غیرآگزتیک لانه زنبوری پرداخته شده است. نمونه ها با استفاده از روش ساخت افزایشی (پرینت سه بعدی) تهیه شده و پارامترهایی مانند میزان جذب انرژی و میزان جذب انرژی بر واحد طول فشردگی برای ارزیابی این ساختارها مورد استفاده قرار گرفته است. بارگذاری ضربه ای در دو سطح انجام شده تا قابلیت جذب انرژی و مکانیزم های تغییرشکل هر سازه در سطوح مختلف انرژی بررسی شود. نتایج حاکی از آن است که ساختارهای آگزتیک در بارگذاری شبه استاتیکی به مراتب جذب انرژی بیشتری داشته و در بارگذاری ضربه ای قابلیت جذب انرژی بر واحد طول فشردگی بیشتری نسبت به سازه غیرآگزتیک لانه زنبوری از خود نشان می دهند.کلید واژگان: ساختارهای آگزتیک الاستومری, جذب انرژی, انرژی جذب شده بر واحد طول فشردگی, بارگذاری شبه استاتیکی, بارگذاری ضربه ای}In this paper, a new category of lattice structures called auxetic structures has been studied, which due to low weight, high stiffness and shear strength, have various applications including energy absorption. The unique features of these lattice structures can be related to their special geometry and the Negative Poisson's ratio. In this study, three elastomeric auxetic structures made of TPU with geometries of Anti-tetra chiral, Arrowhead and Reentrant were investigated experimentally at quasi-static and impact loading and compared with a non-auxetic Honeycomb structure. The specimens were fabricated by additive manufacturing method and evaluated using the parameters such as the absorbed energy and the energy per unit length of compaction. Impact loading was performed at two level to investigate the energy absorption capability and deformation mechanisms of the structures in different level of loading. The results show that the auxetic structures absorb much more energy than non-auxetic conventional ones in quasi-static loading and absorb more energy per unit length compaction in impact loading.Keywords: Elastomeric Auxetic Structures, energy absorption, absorbed Energy Per Unit length of compaction, quasi-static loading, impact loading}
-
در این تحقیق به تحلیل اجزای محدود نفوذ پرتابه در اهداف فلزی- سرامیکی پرداخته شده است. پرتابه مورد نظر در این مقاله، پرتابه استوانه ای سر مخروطی می باشد. آنچه در این تحقیق دنبال می شود به دست آوردن سرعت پرتابه پس از عبور از هدف و همچنین میزان جذب انرژی می باشد. برای شبیه سازی پدیده نفوذ در تحلیل اجزای محدود، از مدل جانسون-کوک و جانسون-هولمکوییست[1] استفاده شد. در این تحقیق ابتدا با استفاده از نتایج برگرفته از مقالات، مدل رفتاری و پارامترهای آن صحت سنجی شده و نتایج به دست آمده با نتایج تجربی مقایسه گردید. پس از اطمینان از صحت نتایج تحلیل عددی، برخورد پرتابه با اهداف آلومینیومی، فولادی، سرامیکی، سرامیکی- فولادی، سرامیکی- آلومینیومی، آلومینیومی- سرامیکی و فولادی – سرامیکی با فرض مساوی بودن جرم اهداف در همه حالات ذکر شده، شبیه سازی شده و نتایج آن ارایه گردید. بر اساس نتایج بدست آمده، مشاهده شد که در میان کلیه حالات در نظر گرفته شده، هدف سرامیکی- آلومینیومی بیشترین جذب انرژی را دارد و میزان جذب انرژی آن 5/4 برابر بیشتر از هدف آلومینیومی با جرم یکسان است.
کلید واژگان: نفوذ, پرتابه, برخورد, جذب انرژی, شبیه سازی عددی} -
در این مقاله تاثیر افزودن نانو صفحات اکسید گرافن بر خواص بالستیکی و جذب انرژی کامپوزیت زمینه آلومینیومی Al6061 تولید شده به روش ریخته گری گردابی و نورد گرم بررسی شده است. برای ساخت نمونه ها، از اختلاط نانو صفحات اکسید گرافن به عنوان تقویت کننده در درصدهای وزنی 0.0، 0.2، 0.5 و 0.8 در مذاب آلیاژ آلومینیوم استفاده شد. سپس عملیات نورد گرم در دمای 530 درجه سانتی گراد روی قطعات ریختگی انجام گرفت. رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت با انجام آزمون کشش شبه استاتیکی بررسی شد. به علاوه آزمون نفوذ بر روی صفحات Al6061-GO با ابعاد 60 میلی متر و ضخامت 4.2 میلی متر با استفاده از پرتابه های سر تخت با نسبت منظری L/d>3، در سرعت های 100-300 متر بر ثانیه صورت گرفت. در 24 آزمایش، سرعت اولیه و باقیمانده پرتابه ها اندازه گیری شد و سرعت حد بالستیک برای نمونه های کامپوزیتی تعیین گردید. چقرمگی در آزمون کشش و همچنین مد شکست و میزان جذب انرژی نمونه ها در آزمون نفوذ مورد بحث قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزودن درصد وزنی نانو صفحات اکسید گرافن، سرعت حد بالستیک نمونه های کامپوزیتی تا 24 درصد نسبت به آلیاژ پایه بهبود یافته است. همچنین میزان جذب انرژی نمونه های کامپوزیتی در بارگذاری شبه استاتیکی و ضربه ای به ترتیب 116 و 107 درصد نسبت به آلیاژ آلومینیومی 6061 افزایش داشته است. این مشاهدات حاکی ازنقش بسیار خوب نانو صفحات اکسید گرافن بر روی جذب انرژی آلیاژ آلومینیومی دارد.کلید واژگان: اکسید گرافن, نانو کامپوزیت, آلومینیوم 6061, حد بالستیک, جذب انرژی}In this paper, the effect of graphene oxide (GO) nano-plates on the ballistic properties and energy absorption of Al6061 aluminum matrix composites produced by stir casting and hot rolling was investigated. The Al6061-Go nano-composites were fabricated by mixing GO nano-plates with weight percentages of 0.0, 0.2, 0.5 and 0.8, in the molten aluminum. Then, hot rolling was carried out at 530 °C on the cast samples. Mechanical behavior of nano-composites was investigated by performing quasi-static tensile tests. The perforation tests on the Al6061-GO plates, with the dimension of 60604.2 mm, was carried out using flat head projectiles with the aspect ratio of L/d >3, at the speeds of 100-300 m/s. The initial and residual velocity of projectiles was measured through 24 experiments, and the ballistic limit velocity was calculated for the fabricated nano-composites. The toughness, the fracture mode and energy absorption of the samples, were evaluated through the tensile and perforation tests, respectively. The results showed that by adding GO nano-plates, the ballistic limit velocity of the composite specimens improves by 24 % with respect to the base alloy. Also, the energy absorption of composite specimens in quasi-static and impact loading was respectively ameliorated by 116 % and 107 %. These results indicated that GO nano-plates are very effective on the energy absorption of 6061 aluminum alloy.Keywords: Graphene Oxide (GO), Nano-composite, Al 6061, Ballistic limit, energy absorption}
-
The purpose of this paper is to investigate the work hardening behavior and energy absorption characteristic of metallic foams and functionally graded foam filled tubes, including single-, double- and triple-layer foams. Closed-cell A356 alloy and pure zinc foams are fabricated by casting method. The results illustrate that the metallic foams show partially brittle compressive deformation associated with cell walls’ bending and tearing. A nonlinear asymptotic model, , is proposed to represent the hardening behavior of metallic foams and graded foam filled tubes as a function of relative density. The development of a complementary model, , leads to a more accurate estimation of crushing response considering the stress oscillations, particularly for the A356 foam with high degrees of oscillation and multi-layered structures containing distinct plateau regions. Therefore, the present model is fairly consistent with the experimental results. Greater density and strength of the zinc foam compared to those of the A356 foam cause the highest total energy absorption of 581 J in the zinc foam filled tube and the highest specific energy absorption of 459.2 J/(g/cm3) in the A356 foam filled tube. The presence of zinc foam results in the decrease of specific energy absorption. However, it plays a dominant role in adjusting the crash features of graded structures. The compressive properties of multi-layered structures can be controlled by varying the number and material of the layers at constant geometric features.
Keywords: Metallic foam, Multi-layered foam filled tube, Plastic deformation, Energy absorption, Strain hardening} -
در این پژوهش تاثیر روش پرکردن هسته های موجدار ذوزنقه ای شکل دو لایه، با فوم های پلی یورتان از نوع سخت با وزن سبک، مورد مطالعه قرار گرفته است. پنج نوع هسته موجدار از جنس آلمینیوم به صورت خالی و پر شده از فوم، تحت بارگذاری شبه استاتیکی به صورت، فشاری تک محوره قرار گرفته اند. در ادامه با استفاده از شبیه سازی عددی توسط نرم افزار آباکوس به بررسی پارامترهای ضربه پذیری، شامل جذب انرژی ویژه، بعنوان اهداف آزمایش می پردازیم. این نوع سیستم جاذب انرژی، می تواند در صنایع هوایی، کشتی سازی، خودروسازی، صنایع ریلی و آسانسورها جهت جذب انرژی ضربه مورد استفاده قرار گیرد. مقایسه ی نتایج حاصل از تحلیل عددی و آزمایشگاهی، نشان از همپوشانی بالا و تطابق خوب دو روش با هم دارد. نتایج تحلیل های اجزاء محدود و آزمایشگاهی نشان داد، که به کارگیری فوم در هسته، می تواند ظرفیت جذب انرژی را به صورت قابل ملاحضه ای افزایش دهد. در انتها پارامترهای هندسی مناسب، و بهترین نمونه ها از لحاظ معیارهای در نظر گرفته شده با توجه به اهداف طراحی، معرفی می شوند.کلید واژگان: جذب انرژی, هسته ذوزنقه ای مرکب, بارگذاری شبه استاتیک, فوم پلی یورتان سخت, شبیه سازی عددی}The aim of this research work is to investigate the mechanical properties of double layer trapezoid-shape corrugated core sandwich structures under quasi-static loading conditions and to determine the failure mechanisms and energy-absorbing characteristics of the corrugated cores. In this investigation, influence of foam filling technique in double layer trapezoid-shape corrugated core by using lightweight rigid polyurethane foam is investigation. Five types of Aluminum corrugated cores both bare and foam-filled were subjected to unidirectional quasi-static compression. In the following, using numerical simulation by Abaqus software to evaluation the impact parameters, including Specific Energy Absorption (SEA) as discussed testing purposes. the energy absorbing system can be used in the aerospace industry, shipbuilding, automotive, railway industry and elevators to absorb impact energy. The FEM results are compared with Experimental results which reveal a good conformity. FEM and experimental results showed that foam filling technique can significantly increase specific absorbed energy. Finally, appropriate geometric parameters and the best examples of criteria considered with respect to the objectives, are introduced.Keywords: energy absorption, Trapezoidal Compound core, quasi-static loading, rigid polyurethane foam, numerical simulation}
-
در این تحقیق، اثر جنس و ضخامت لایه میانی بر جذب انرژی ورق های فلزی الیافی (FML) با مقطع مربعی تحت بار محوری شبه استاتیکی به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. چهار لایه میانی شیشه-اپکسی، کربن-اپکسی، فوم پلی یورتان و آلومینیوم 2024 برای ساخت نمونه ها در نظر گرفته شد. درحالی که لایه های درونی و بیرونی تمامی نمونه ها، آلومینیوم 2024 انتخاب شده است. نمونه ها با استفاده از دستگاه پرس با جابجایی و سرعت یکسان فشرده شدند و ویژگی جذب انرژی آن ها شامل نیروی بیشینه، نیروی متوسط لهیدگی، انرژی جذب شده و تعداد چین خوردگی هر مورد مطالعه و مقایسه شد. سپس، شبیه سازی عددی بر روی نمونه ها انجام و مدل عددی به وسیله آزمایش های صورت گرفته اعتبار سنجی شد. حال، به وسیله مدل عددی اعتبار سنجی شده، اثر تغییر ضخامت لایه میانی برای یافتن ضخامت بهینه، مطالعه شد. نتایج پژوهش نشان داد که نمونه ساخته شده با لایه میانی الیاف کربن، بیشترین میزان جذب انرژی و نیروی متوسط را دارا می باشد. همچنین، نمونه با لایه میانی فوم کمترین بازدهی را از خود نشان داد. سرانجام با تغییر ضخامت لایه میانی نتیجه شد که بهترین عملکرد مربوط به نمونه های است که ضخامت هر سه لایه تشکیل دهنده آن با هم برابر هستند.کلید واژگان: ورق فلزی الیافی, جذب انرژی, شبیه سازی عددی, مواد مرکب}In the present study the effect of change in thickness and material of the middle layer in fiber metal laminates (FMLs) with squared section on the energy absorption is investigated. In this work four types of specimens, based on the change in the material of the middle layer, were produced. In order to fabricate FML samples, Glass-epoxy, Carbon-epoxy, polyurethane foam and aluminum 2024 were utilized as the middle layer and aluminum 2024 for inner and outer layers, respectively. The specimens were then subjected to the compression test and their force-displacement curves were experimentally obtained. Additionally, the effect of the middle layer thickness on the energy abortion performance was studied by numerical simulation using Ls-Dyna explicit code. The numerical model was initially validated by experiment. In conclusion, it was found that the maximum and minimum efficiency were determined for the FML specimen made of Carbon-epoxy and foam, respectively. Moreover, by changing the middle layer thickness, it was numerically demonstrated that the specimen with three layers of the same thickness yields the best absorption energy capability.Keywords: Fiber metal laminates, Energy absorption, numerical simulation, Composite materials}
-
سازه هایی که با فناوری های ساندویچی تولید می شوند دارای خواص مکانیکی منحصر بفردی از قبیل جذب انرژی بالا و وزن پایین می باشند. بنابراین در صنایع حمل ونقل (خودرو سازی، صنایع هوایی و کشتی سازی) که اصول سبک سازی و ایمنی وسایل نقلیه حائز اهمیت است، کاربردی فراوانی دارند. از آنجاییکه سازه های ساندویچی با هسته پلیمری سالهاست که مورد استفاده محققین قرار گرفته ، اخیرا توجه ویژه ای به استفاده از سازه های ساندویچی با هسته فوم آلومینیومی شده است. درتحقیق پیشرو به تحلیل رفتار صفحات فوم آلومینیومی ساندویچی در دو نوع رویه بهم پیوسته و رویه مجزا در برابر بار ضربه با سرعت پایین و همچنین بررسی شکل شکست آنها با استفاده از تصاویر مقطع نگاری رایانه ای پرداخته شده است. همچنین یک روش تئوری بر مبنای مدل موازنه انرژی برای بررسی رفتار ضربه ماده با استفاده از پارامترهای اندازه گیری شده از تصاویر مقطع نگاری نمونه های پس از ضربه، بکار گرفته شده است. تجمیع نتایج تئوری و آزمایشگاهی حاکی از آنست که تخریب نهایی و شکست کامل پانل های ساندویچی آلومینیومی در مقایسه با پانل های ساندویچی پلیمری، دارای گستره کمتر و نمونه های سالم تری پس از ضربه بوده و در نتیجه خواص مکانیکی و عملکرد آنها پس از ضربه بهتر خواهد بود.کلید واژگان: فوم آلومینیومی ساندویچی, ضربه با سرعت پایین, مقطع نگاری رایانه ای, جذب انرژی}The structures realized using sandwich technologies combine low weight with high energy absorbing capacity, so they are suitable for applications in the transport industry (automotive, aerospace, ship building industry) where the lightweight design philosophy and the safety of vehicles are very important aspects. While sandwich structures with polymeric foams have been applied for many years, currently there is a considerable and growing interest in the use of sandwiches with aluminum foam (AFS) core. The aim of this paper was the analysis of low-velocity impact response of aluminum foam sandwich panels in two different types (integral skins and bonded skins) and the investigation of their collapse modes using computed tomography (CT). A theoretical approach, based on the energy balance model, has been applied to investigate their impact behavior and the model parameters were obtained directly from the measurements carried out on CT images of the impacted sandwiches. The AFS structures are relatively intact compared to the more catastrophic and localized fracture of the polymeric sandwiches, so the mechanical properties and their performance after imact will be better than polymeric sandwichesKeywords: Aluminum foam sandwich, Low velocity impact, Computed tomography, Energy absorption}
-
در این مقاله فرایند ساخت قالب برای استوانه مشبک کامپوزیتی مطالعه گردیده و نمونه مشبک با استفاده از روش رشته پیچی ساخته شده است. همچنین رفتار سازه مشبک کامپوزیتی استوانه ای با الگوی مثلثی از جنس شیشه- اپوکسی تحت بار ضربه ای به صورت تجربی و عددی بررسی شده است. . به منظور آزمون ضربه از دستگاه تفنگ گازی استفاده شده است که سرعت ورودی و خروجی از دستگاه به دست می آید. همچنین برای این آزمون فیکسچر مناسبی طراحی شده است. پرتابه مورد استفاده به شکل استوانه و دارای سر کروی می باشد. شبیه سازی عددی آزمون ضربه انجام شده است و با نتایج تجربی صحت سنجی شده است. سرعت خروجی، سطح آسیب، جدایش بین پوسته و ریب به صورت تجربی و عددی با هم مقایسه شده اند. در نهایت به بررسی عددی اثر نوع پرتابه و زاویه لایه چینی بر روی پارامترهای ضربه پرداخته شده است. در محدوده زاویه لایه چینی 45 درجه کم ترین میزان سرعت خروجی پرتابه و بیش ترین میزان جذب انرژی را دارا می باشد. پرتابه سرتخت نسبت به دو پرتابه سرمخروطی و سر کروی به دلیل این که سر پرتابه سطح تماس بیش تری با پوسته دارد، بیش ترین آسیب را به سازه وارد می کند و در نتیجه سرعت خروجی پرتابه کم تر و جذب انرژی سازه بیش تر استکلید واژگان: استوانه مشبک, آزمون تجربی ضربه, شبیه سازی عددی, جذب انرژی, آسیب}In this paper, the process of manufacture of template for lattice cylindrical composite is studied and lattice composite samples has been manufactured by the filament winding process. Also, the structural behavior of lattice cylindrical composite made by glass/Epoxy with triangular cells has been studied under high velocity impact by experimental and numerical analysis. A gas gun testing machine has been used for high velocity impact test that recorded the input and output velocities. Also, for this test, suitable fixture has been designed. The cylindrical projectile with spherical head has been used as impactor. Numerical simulation of impact tests has been conducted by ABAQUS commercial finite element code and the results have been verified by experimental results. Output velocity, surface damage, the separation between the shell and the rib are compared experimentally and numerically. Finally, numerical investigation of the shape of the projectile and the layup orientation has been done. Results show that 45 degrees angle of layup has minimum output velocity and maximum energy absorption. Also, the projectile with flat head has been created maximum area damage, because of the less area contact with shell relative to another projectiles, therefore has less output velocity and more energy absorptionKeywords: Cylindrical lattice, Experimental analysis, Numerical simulation, Energy absorption, Damage}
-
اثر آهن بر ساختار سلولی و جذب انرژی لوله های جدار نازک برنجی، پر شده با فوم های Al-7Si-3SiC-xFe تولید شده به روش متالورژی پودر، در بارگذاری فشاری تک محوری بررسی شد. نتایج نشان داد که افزایش درصد وزنی آهن تا 3 % وزنی سبب همگن شدن نسبی ساختار سلولی، افزایش چگالی و گردی حفره ها می شود. در حالیکه به دلیل تشکیل فازهای بین فلزی سوزنی Al4Fe2Si در دیواره سلولی و همچنین تشکیل حفره های انقباضی در مناطق سه گوش گسترش یافته بین حباب ها، مقدار جذب انرژی طی تغییر کمانش پلاستیک پیشرونده کاهش می یابد. همچنین، با در نظر گرفتن داده های عددی، مدلی برای پیشبینی جذب انرژی لوله های پر شده با فوم های فلزی بر حسب هندسه فوم و لوله و چگالی نسبی فوم ارائه و صحه سنجی شده است.کلید واژگان: فوم سلول بسته آلومینیوم, متالورژی پودر, ساختار جدار نازک, جذب انرژی}The effect of iron on the structure and absorbed energy in thin-walled brass tubes filled with Al-Si-SiC-xFe foams, produced through powder metallurgy rout, during uniaxial compressive loading was evaluated. Results showed that by increasing the iron content up to 3 wt.% will increase the sphericity of the cells, foam density and homogeneity of the structure. However, the formation of Al4Fe2Si intermetallic and micro-shrinkage in the cell walls and edges resulted in a decrease in the magnitude of the absorbed energy. Moreover, according to experimental data, a model was developed based on the relative density of the foam along with the geometry of the foam and tube. This model was used to predict the energy absorption of foam filled tubes.Keywords: Closed Cell Aluminum Foam, Powder Metallurgy, Thin Walled Structure, Energy Absorption}
-
در این تحقیق رفتار ورق دولایه فولاد – پلی اوریا در مقابل بار ضربه ای و همچنین اثر افزودن نانو رس به پلی اوریا مورد بررسی قرار گرفته است. برای انجام این تحقیق از روش تجربی و مدل سازی عددی استفاده شده است. نمونه های دولایه فولاد- پلی اوریا و فولاد- نانوپلی اوریا تهیه و آزمایش کشش ساده و ضربه سقوط آزاد بر روی آنها انجام شده است. شتاب برخورد در هر حالت ثبت و نتیجه با مدل عددی مقایسه شده است. نتایج آزمایش نشان می دهد استفاده از پر کننده نانو رس در بهبود قابلیت جذب انرژی و کاهش تغییر شکل ماندگار موثر می باشد. نانو رس با درصد وزنی 1% در داخل جزء نرم تر (پلی امین) مخلوط شده و برای توزیع بهترذرات نانو در پلی امین از هم زن مکانیکی و سیستم اولتراسونیک استفاده شده است. آزمایش کشش نشان می دهد که با افزودن ذرات نانو مدول الاستیک حدود 60 درصد افزایش و ازدیاد طول قبل از شکست نیز حدود 7 درصد کاهش یافته است. همچنین برای مشاهده تاثیر ماده افزودنی بر روی عملکرد قطعه دولایه، آزمایش ضربه انجام و نتایج آزمایش با مدل سازی عددی صحه گذاری شده است. مشاهده شده است که افزودن نانو رس به ماده پلیمری مقدار جذب انرژی را حدود 3 درصد افزایش داده و حداکثر تغییر شکل ماندگاردر اثر ضربه در قطعه را نیز حدود 7 درصد کاهش داده است. مقایسه نتایج مدل عددی و آزمایش نشان دهنده تطابق بالای نتایج دو مدل می باشد.کلید واژگان: نانو رس, پلی اوریا, آزمایش سقوط آزاد, جذب انرژی}The impact behavior of steel polyurea bi-layer panel is studied and the effect of nano clay addition to polyurea is investigated. Experimental and numerical analysis is used. Polymeric and nano polymeric bi-layer specimens are fabricated and Simple tension test and drop impact test are carried out. Impactor acceleration for each test is recorded and compared with numerical one. Experimental results show that adding nano clay to polyurea will improve impact energy absorption and plastic deformation of bi-layer panel. nano clay with 1% weighting is added to soft part of the polyurea i.e. polyamine. Mechanical mixing and ultrasonic dispersion system is used for good dispersion of nano particles before mixing in polyamine. Experimental results show that elastic modulus is increased about 60% and elongation at break is decreased about 7% with nano clay addition. Also nano clay effects on bi-layer panel is studied with drop impact test and the results is verified with numerical analysis. It is shown that adding nano clay to polyurea as a reinforcement filler has increased the impact energy absorption about 3% and has decreased the maximum plastic deformation aboutKeywords: Nano clay, polyurea, drop impact test, Energy absorption}
-
سازه های مشبک کامپوزیتی به علت دارابودن خواص منحصر به فرد همانند استحکام و مدول ویژه بالا، ظرفیت تحمل بار بسیار بالا و همچنین میزان جذب انرژی فوق العاده، کاربردهای گسترده ای در صنایع صنایع هوا و فضا و همچنین خودروسازی پیدا کرده اند. این سازه ها در حین سرویس شرایط مختلف بارگذاری را تجربه می کنند. در تحقیق حاضر، پنل های مشبک کامپوزیتی با هندسه ایزوگرید و تقویت شده با نانوذرات سیلیکا تحت بارگذاری عرضی مطالعه شده اند. در گام اول، سطح نانوذرات سیلیکا به وسیله عامل کوپلینگ تری گلیسید اکسی پروپیل تری متوکسی سیلان (3-GPTS) اصلاح شد و در ادامه تاثیر افزودن درصدهای مختلف نانوسیلیکا در زمینه (صفر، 1، 3 و 5 درصد وزنی) بر رفتار خمش سه نقطه ای پنل های مشبک کامپوزیتی اپوکسی- الیاف شیشه نوع E مورد بررسی قرار گرفت. اصلاح سطحی نانوذرات سیلیکا و برهمکنش آن ها با عامل کوپلینگ 3-GPTS توسط طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) مورد تایید قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که افزودن نانوذرات سیلیکای اصلاح سطحی شده رفتار خمش سه نقطه ای پنل های مشبک کامپوزیتی الیافی را تحت تاثیر قرار می دهد. بیشترین میزان بهبود در مقادیر بار حداکثر خمشی و جذب انرژی ویژه پنل مشبک کامپوزیتی با افزودن 3 درصد وزنی نانوسیلیکای اصلاح سطحی شده به ترتیب با 14 درصد و 25 درصد افزایش مشاهده شد. همچنین در این کامپوزیت ها کسر قابل توجهی از جذب انرژی سازه بعد از نقطه حداکثر بار حاصل شد. علاوه بر این، سفتی سازه با افزودن نانوذرات سیلیکا افزایش یافت. در مجموع، تحقیق حاضر موید آن است که افزودن نانوذرات سیلیکای اصلاح سطحی شده به عنوان جزء سوم در سازه های مشبک کامپوزیتی می تواند به بهبود خواص مکانیکی آن ها تحت بارگذاری عرضی کمک شایانی کند.کلید واژگان: کامپوزیت مشبک ایزوگرید, نانوذرات سیلیکای اصلاح سطحی شده, بارگذاری عرضی, جذب انرژی}Grid-stiffened composite (GSC) structures have been maturely developed in aerospace, aircraft and automobile industries due to their attractive properties such as high specific strength and stiffness, superior load bearing capacity, and excellent energy absorption capability. These structures undergo various loading conditions in service. In the present study, iso-GSC structures reinforced with silica nanoparticles (SiO2) have been investigated in terms of their capability to improve the mechanical properties during transverse loading. At first, a silane coupling agent (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane/3-GPTS) was introduced onto the silica nanoparticle surface and the effects of silica content (0, 1, 3, and 5 wt.% with respect to the matrix material) on the three-point flexural response of isogrid E-glass/epoxy composites were assessed. Based on the Fourier transform infrared (FT-IR) spectra, it was inferred that the 3-GPTS coupling agent was successfully grafted onto the surface of silica nanoparticles after modification. The results showed that nano-SiO2 particles incorporation affected the flexural properties of the isogrid fibrous composites. Maximum improvements in the flexural load and energy absorption were obtained after adding 3 wt.% nano-SiO2 particles. In this condition, up to 14% and 25% increase in the maximum flexural load and energy absorption, respectively were observed, compared to the sample without silica addition. In these structures, a considerable amount of energy absorption occurred beyond primary failure at the peak load point. Furthermore, the flexural stiffness was increased by increasing the silica loading. In conclusion, this study suggests that the addition of modified silica nanoparticles is a promising method to improve the flexural properties of the grid-stiffened fibrous composite structures.Keywords: Isogrid composite, Surface modified silica, nanoparticles, Transverse loading, Energy absorption}
-
پنل های ساندویچی با هسته فوم آلومینیوم یا کامپوزیت زمینه آلومینیومی، ساختارهایی سبک با قابلیت جذب انرژی هستند که در کاربردهای حفاظت در برابر ضربه نظیر پنل های ساختمانی سبک، مواد بسته بندی و جاذب های انرژی کاربرد دارند. در این پژوهش از آزمون تجربی سوراخ کاری شبه استاتیک روی نمونه های پنل ساندویچی با هسته فوم کامپوزیتی Al A356/SiCp ، صفحه هایی از جنس آلومینیوم 1100 ، نمونه صفحه های بدون هسته فومی و فوم کامپوزیتی بدون حضور صفحه ها استفاده شد. فرورونده بکار رفته از جنس فولاد و دارای سر مخروطی شکل با زاویه 60 درجه، قطر 10 میلی متر و با سرعت سوراخ کاری بسیار پایین و برابر با 02/0 میلی متر بر ثانیه انتخاب شد. نتایج تجربی نشان دادند که استفاده همزمان از صفحه ها و هسته فومی در قالب پنل ساندویچی تاثیری شایان توجه در افزایش مقدار جذب انرژی به وسیله پنل دارد. افزون بر این، مشخص شد که با افزایش ضخامت هسته فومی و صفحه ها، بیشینه نیروی سوراخ کاری و انرژی جذب شده به وسیله نمونه افزایش می یابد. در ادامه آنالیز المان محدود با استفاده از نرم افزار ABAQUS 6.12 به منظور شبیه سازی آزمون سوراخ کاری شبه استاتیک با شرایطی مشابه با شرایط آزمون تجربی روی مدل هایی از نمونه های یاد شده انجام گرفت. نتایج شبیه سازی شامل توزیع تنش روی مدل ها، منحنی نیرو- جابه جایی، بیشینه نیروی سوراخ کاری و نیز انرژی جذب شده به وسیله نمونه ها ارایه گردید و مشخص شد که نتایج بدست آمده از شبیه سازی در مدل های پنل ساندویچی تطابق مطلوبی با یافته های بدست آمده از آزمون تجربی دارد.کلید واژگان: پنل ساندویچی, فوم آلومینیومی, سوراخ کاری شبه استاتیک, جذب انرژی, آنالیز المان محدود}Aluminium and aluminium base composite foam core sandwich panels are good energy absorbers for impact protection applications, such as light-weight structural panels, packing materials and energy absorbing devices. In this study, quasi-static perforation tests were carried out on sandwich structures with Al A356/SiCpcomposite foam core andAl 1100 aluminium face-sheets, face-sheets without foam core and aluminium foam without face-sheets. For these tests a 10 mm diameter 60oconical nosed indenter with very low displacement velocity (0.02 mm/sec) was used. The results showed significant increase on energy absorption of sandwich structures in comparison with witness samples. Also increasing foam core and face-sheet thickness leaded to gain higher piercing force and more absorbed energy. Further, explicit finite element (FE) analyses of quasi-static perforation on panels were performed using ABAQUS 6.12. The stress distribution, force-displacement curve, peak piercing fore and energy absorption of different structures were presented. The numerical prediction was found to be in good agreement with the experiments.Keywords: Aluminum Foam, Sandwich Panel, Quasi, Static Perforation, Energy Absorption, Finite Element Analysis}
-
امروزه فوم های فلزی بویژه فوم های پایه آلومینیم به عنوان مواد پیشرفته پا به عرصه صنعت گذاشته اند و روز به روز فرآورده های متنوعی از آن ها وارد بازار مصرف می شود. لذا، بهبود خواص و دانش فنی این فوم ها به وسیله پژوهشگران در حال توسعه است. از این رو، در این پژوهش سعی شده است؛ ابتدا محصول فوم آلومینیم A356 به روش ذوبی تهیه شود. سپس با آلیاژ سازی آلیاژ A356 به وسیله 4 درصد وزنی مس خالص، این آلیاژ مستعد به عملیات پیرسازی شود. آنگاه فوم دیگری با این آلیاژ A355+4%wt.Cu ساخته شود. در مرجله دوم با طراحی و انجام آزمون های متفاوت عملیات حرارتی، سیکل بهینه پیرسازی برای آلیاژ اخیر بدست آمد. نتایج نشان می دهند عملیات محلول سازی فوم فلزی یاد شده در دمای510 درجه سلسیوس به مدت زمان 12 ساعت و سپس کوئنچ آن در آب سرد و در پی آن عملیات پیر سازی در دمای 160 درجه سلسیوس به مدت 3 ساعت، بهترین خواص مکانیکی را برای فومA356+4%wt.Cu فراهم می آورد. در این شرایط استحکام تسلیم فشاری تک محوری فوم پیرسازی شده نسبت به نمونه خام تقریبا از 10 به 27 MPa تغییر یافته است که حدود 170 درصد افزایش استحکام تسلیم را نشان می دهد. هم چنین، نتایج آزمون جذب انرژی در بارگذاری فشاری تک محوری نشان می دهد نمونه پیر شده یاد شده حدود 160 درصد نسبت به نمونه خام عملیات حرارتی نشده، افزایش داشته است، اما مدول الاستیک مشخصه فوم یاد شده در مقایسه با سایر سیکل ها که زمان محلول سازی و پیرسازی آن ها کم تر بوده، تغییرات قابل ملاحظه ای نداشته و بین 10 تا GPa 11 تقریبا ثابت می ماند. بررسی ساختار سلولی فوم پیش و پس از آزمون فشار نشان می دهد حضور 4 درصد مس منجر با فاکتور کرویت نزدیک به واحد شده و ساختار سلولی فوم حاصله بسیار همگن تر از نمونه A356 تنها بوده و چروکیدگی سطح داخلی این فوم با افزودن 4 درصد مس کاملا از بین می رود.
کلید واژگان: فوم آلومینیم A356, مس, عملیات حرارتی پیرسازی, خواص مکانیکی, جذب انرژی}Metal foams as an advanced material show many interesting properties which is the reason for their wide use in industries. The properties and technology of metal foams are developing and improving. In this investigation aluminum-A356 foam was produced by melting process at first step and then it was prepared for aging process by making an alloy of 4%wt. Cu. The results were shown that, solution process at 510 °C for 12 hours and then quenching in cold water, carrying on the process by aging at 160 °C for 3 hours gave rise to best mechanical properties for A356-4%wt.Cu. The yield strength of the A356-4%wt.Cu and the aged A356-4%wt.Cu were compared which presented a change from 10 to 27 MPa, about 170% yield strength increase. The energy absorption, was measured by uniaxial compressive loading, it was shown an increase of about 185% for the aged alloy in comparison to non-heat-treated specimen. Elastic modulus characteristic for the above mentioned alloy had not considerably changed in comparison to other cycles with lower solution and aging time and was between 10 to 11 GPa. Comparison of foam cell structure before and after the compression test was shown that 4% Cu was contribute to make spherical factor to be almost equal to 1 and also the cell structure was more homogeneous rather than the A356 foam. As a final result the internal surface shrinkage was disappearing by adding 4%wt.CuKeywords: A356 Aluminum Foam, Absorption Energy, Mechanical Properties, Aging Heat Treatment, Copper} -
پنل های ساندویچی با هسته فوم آلومینیوم ساختارهایی سبک با قابلیت جذب انرژی هستند که در کاربردهای حفاظت در برابر ضربه نظیر پنل های ساختمانی سبک، مواد بسته بندی و جاذب های انرژی کاربرد دارند. در تحقیق حاضر از آزمون تجربی نفوذ پرتابه سرعت بالا بر روی نمونه های پنل ساندویچی با هسته فوم آلومینیوم A356 و صفحاتی از جنس آلومینیوم و فولاد و نیز نمونه صفحات بدون هسته فومی و فوم آلومینیوم بدون حضور صفحات استفاده شد. پرتابه های مورد استفاده از جنس فولاد با وزن متوسط 8/8 گرم و دارای سر مخروطی شکل با قطر 10 میلیمتر می باشند که با سرعتی بین 202 تا 234 متر بر ثانیه به نمونه پنل ساندویچی برخورد می نمایند. نتایج تجربی نشان دادند که استفاده همزمان از صفحات و هسته فومی در قالب پنل ساندویچی تاثیر قابل توجهی در افزایش میزان جذب انرژی توسط پنل و کاهش سرعت پرتابه دارد. آنالیز المان محدود با استفاده از نرم افزار ABAQUS 6.10 به منظور شبیه سازی آزمون نفوذ پرتابه سرعت بالا با شرایطی مشابه با شرایط آزمون تجربی بر روی مدل هایی از نمونه های مذکور انجام گرفت. توزیع تنش بر روی مدل ها، سرعت پرتابه بر حسب زمان و فاصله از سطح برخورد و نیز انرژی جذب شده توسط نمونه ها از جمله نتایج شبیه سازی می باشند که در این تحقیق ارائه شده است. مشخص گردید که نتایج حاصل از شبیه سازی در مدل های پنل ساندویچی تطابق مطلوبی با یافته های حاصل از آزمون تجربی دارد.
کلید واژگان: پنل ساندویچی, فوم آلومینیومی, نفوذ پرتابه سرعت بالا, جذب انرژی, آنالیز المان محدود} -
در این تحقیق نانوکامپوزیت های آلومینیومی تقویت شده با 0، 25/0، 5/0، 75/0 و 0/1 درصد وزنی نانوذرات اکسید سیلیسیم، با کمک روش های ریخته گری گردابی و امواج مافوق صوت تهیه شدند. در ادامه نانوکامپوزیت های تولید شده، به روش فوم سازی مستقیم مذاب و با به کارگیری 1 درصد وزنی عامل فوم ساز هیدرید تیتانیوم تبدیل به فوم شدند و سپس فوم های تولید شده تحت آزمون فشار با نرخ کرنش 1-s 3-10×3 قرار گرفتند. نتایج حاصل از بررسی های ساختاری نشان داد که فوم های تقویت شده با 5/0 و 75/0 درصد وزنی نانوذرات اکسید سیلیسیم بهترین ساختار را از خود نشان می دهند. بررسی منحنی های تنش-کرنش فشاری نشان داد که با افزایش چگالی نسبی، تنش شروع منطقه پایا افزایش می یابد اما برای بهبود قابلیت جذب انرژی، علاوه بر افزایش چگالی نسبی بایستی ساختارهای سلولی نیز بهبود پیدا کنند.
کلید واژگان: فوم نانوکامپوزیت آلومینیومی, ریخته گری گردابی, امواج مافوق صوت, آزمون فشار, جذب انرژی} -
فوم کامپوزیتی فلزی، گروه جدیدی از خانواده مواد متخلخل و سلولی است. این مواد علاوه بر داشتن دانسیته و وزن کم قابلیت جذب انرژی بالایی دارند که برای استفاده در صنایعی چون خودروسازی بسیار مناسب می باشد. در این تحقیق فوم کامپوزیتی زمینه آلومینیومی با استفاده از کره های تو خالی فولاد کم کربن و فولاد زنگ نزن به روش ریخته گری گرانشی تولید شد. این فوم شامل کره های تو خالی در زمینه ای از آلیاژ آلومینیوم A356 است. در این تحقیق رفتار جذب انرژی فوم کامپوزیتی تحت نیروی تک محوری فشاری بررسی شد. نتایج نشان می دهد که این فوم ها نه تنها استحکام بیش تری نسبت به فوم های تجاری ساخته شده از مواد مشابه دارد، بلکه نسبت استحکام به چگالی بالاتری نیز دارند. علاوه بر این، فوم های فلزی معمولا به دلیل غیرهمسانگرد بودن ساختار و غیر قابل پیش بینی بودن رفتار فوم تحت اعمال نیرو، محدودیت های کاربردی دارند. اما فوم های کامپوزیتی ساخته شده با استفاده از کره های تو خالی به دلیل یکسان بودن شکل، اندازه و ضخامت دیواره سلول ها دارای ساختاری همسانگرد و در نتیجه رفتاری قابل پیش بینی تر نسبت به فوم های فلزی رایج دارند.
کلید واژگان: کره های توخالی فولادی, آلومینیوم, فوم کامپوزیتی, جذب انرژی}
نکته
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.